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机械臂

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正在从航天飞机货舱部署有效载荷的SRMS号

机器人手臂通常指一种可编程的，具有与人类手臂相似功能的机械臂；该臂可以是一个完整的机械装置，也可以是更复杂的机器人的一部分。这种机械手通过关节连接使其可以完成旋转运动(例如在关节机器人中)或平移(线性)运动。[1][2]机械手通过各个关节的连接最终形成了一个运动链。机械手运动链的末端被称为末端执行器，它类似于人的手。

1 类型编辑

  • 笛卡尔机器人 /龙门机器人:用于取放工作、涂抹密封剂、装配操作、搬运机床和电弧焊。这是一种具有三个移动轴，且各轴与笛卡尔坐标重合的机械臂。
  • 圆柱形机器人:用于组装操作、机床操作、点焊和压铸机操作。这是一种各轴形成一个圆柱坐标系的机械臂。
  • 球形机器人/极地机器人用于搬运机床、点焊、压铸、补口机、气焊和电弧焊。这是一种各轴形成极坐标系的机械臂。
  • SCARA机器人:用于拾取和放置工作、涂抹密封剂、组装操作和搬运机床。这种机械臂有两个平行的旋转关节，可以提供在一个平面内的运动。
  • 关节机器人:用于装配操作、压铸、补口机、气焊、电弧焊和喷漆。这是一种至少有三个旋转关节的机械臂。
  • 并联机器人:其一个用途是作为座舱飞行模拟器的移动平台。这是一种具有并联移动或旋转关节的机械臂。
  • 拟人机器人:它的形状类似人手，即具有独立的手指和拇指。

来自库卡的6轴关节机器人

人类+ 展览

uArm 金属开源机器人臂[1]

MeArm 开源机器人臂[2]

2 著名的机械臂编辑

在太空中，航天飞机远程操纵器系统也称为加拿大臂或SRMS及其继任者加拿大臂2，它们都是多自由度机械臂的例子。这些机械臂已经被用于执行各种任务，例如使用带有摄像机和连接在末端执行器上的传感器的特别部署的吊杆来对航天飞机进行检查，以及从航天飞机的货舱进行的卫星部署和回收操作。[3]

好奇号在火星上也使用了机械臂。[4][5][6][7]

TAGSAM 是一种机器人手臂，用于OSIRIS-REx 任务中宇宙飞船从小行星上收集样本。[8]

2018年火星着陆器InSight 有一个名为IDA的机械臂，它有相机、抓钩，用于移动特殊仪器。[9]

地震仪被机械臂从碟形天线上提起并放置在火星表面的动画

3 低成本机械臂编辑

从2010年开始的十年中，低成本机械臂的供应大幅增加。虽然这种机械臂主要作为兴趣爱好或教学设备销售，但在实验室自动化中的应用已经提出，例如它们可作为自动取样器[10][11]。

以下是各种低成本机械臂及其规格的概述。

模型 公司 轴数 重复精度(mm) 最大有效载荷(g) 最大角速度(度/秒) 垂直行程(厘米) 水平行程(厘米) 末端效应器 成本(美元) 网站 完整规格
Dorna Dorna 5 0.025 1134 150 86.3 58.4 激光、照相机、夹具、刀架 1，500.00美元 dorna.ai Specification.pdf
魔术师 DOBOT 4 0.2 500 320(半有效载荷) 未知 32.0 3D打印喷嘴、激光器、笔杆、真空吸盘、夹子 1199.00美元 多博魔术师 specification.html

4 分类编辑

机械臂安装詹姆斯·韦伯太空望远镜的主镜段

串联机器人手臂可以描述为由马达驱动关节移动的运动链。末端执行器，也称为机械手，可以置于到运动链的末端。与其他机器人机制一样，机械臂通常根据自由度的数量进行分类。一般来说，自由度的数量等于移动机械臂连杆的关节数量。至少需要六个自由度才能使机械手在三维空间中达到任意位姿(位置和方向)。额外的自由度允许改变手臂上某些关节的配置(例如，肘部向上/向下)，同时保持机械手处于相同的姿势。反向运动学是在三维空间中给定机器人手的期望姿态的情况下，计算手臂配置的数学过程，通常以关节角度表示。

加拿大臂接触地球轨道上的太空补给飞船

5 机械手编辑

末端执行器或机械手可以依据任何期望执行的任务来设计，例如焊接、抓取、旋转等。具体设计取决于具体应用。例如，汽车中的机械臂在装配线上执行各种任务，例如焊接以及装配过程中零件的旋转和放置。在某些情况下，需要模拟人手进行机械臂的设计，例如在设计用于进行炸弹解除和处置的机器人时。[12]

机械手

参考文献

  • [1]

    ^职业安全与健康管理局技术手册.

  • [2]

    ^关于空间机器人的论文，第9页.

  • [3]

    ^IEEE Xplore:加拿大臂抓住吊杆，并将其放置在必要的位置，以便进行全面检查。.

  • [4]

    ^"Curiosity Rover - Arm and Hand". JPL. NASA. Retrieved 2012-08-21..

  • [5]

    ^Jandura, Louise. "Mars Science Laboratory Sample Acquisition, Sample Processing and Handling: Subsystem Design and Test Challenges" (PDF). JPL. NASA. Retrieved 2012-08-21..

  • [6]

    ^"Curiosity Stretches its Arm". JPL. NASA. 21 August 2012. Retrieved 2012-08-21..

  • [7]

    ^Billing, Rius; Fleischner, Richard (2011). "Mars Science Laboratory Robotic Arm" (PDF). 15th European Space Mechanisms and Tribology Symposium 2011. Retrieved 2012-08-21..

  • [8]

    ^Hille, Karl (2018-11-16). "OSIRIS-REx is Prepared to TAG an Asteroid". NASA. Retrieved 2018-12-15..

  • [9]

    ^[1].

  • [10]

    ^Carvalho, Matheus C.; Eyre, Bradley D. (2013-12-01). "A low cost, easy to build, portable, and universal autosampler for liquids". Methods in Oceanography. 8: 23–32. doi:10.1016/j.mio.2014.06.001..

  • [11]

    ^McMorran, Darren; Chung, Dwayne Chung Kim; Li, Jonathan; Muradoglu, Murat; Liew, Oi Wah; Ng, Tuck Wah (2016-02-16). "Adapting a Low-Cost Selective Compliant Articulated Robotic Arm for Spillage Avoidance". Journal of Laboratory Automation (in 英语). 21 (6): 799–805. doi:10.1177/2211068216630742. ISSN 2211-0682. PMID 26882923..

  • [12]

    ^Staff (Sandia National Labs) (August 16, 2012), "Life-like, cost-effective robotic hand can disable IEDs", R&D Magazine, rdmag.com, retrieved September 13, 2012.

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